Arco iris
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Los arco iris son óptico y meteorológico fenómenos que causan una espectro de luz que aparezca en el cielo cuando el sol brilla en las gotas de humedad en la atmósfera de la Tierra . Toman la forma de un multicolor de arco, con rojo en la parte exterior de la arco y violeta en la parte interior del arco. Más raramente, un arco iris secundario se ve, que es un segundo de arco, más débil, fuera del arco primario, con los colores en el orden opuesto, es decir, con violeta por fuera y rojo por dentro.
Un arco iris se extiende por un espectro continuo de colores. Tradicionalmente, sin embargo, la secuencia es cuantificada. La secuencia más citado y recordado, en Inglés, es de Newton séptuple rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta. " Roy G. Biv "y" Richard de York dio batalla en vano "son populares mnemotécnicos.
Arco iris pueden ser causados por otras formas de agua que la lluvia, incluyendo niebla, rocío, rocío, niebla y hielo. Por otra parte, el arco iris pueden tener formas distintas de un arco (arco), incluyendo rayas, círculos, o incluso llamas. (Ver arco circumhorizontal).
Visibilidad
Los arco iris se pueden observar siempre que haya agua gotas en el aire y la luz del sol que brilla desde detrás de una persona a la baja altitud ángulo (en el suelo). Las exhibiciones más espectaculares del arco iris ocurren cuando la mitad del cielo está oscuro con drenaje nubes y el observador se encuentra en un lugar con el cielo claro en la dirección del Sol El resultado es un arco iris luminoso que contrasta con el fondo oscuro.
El efecto del arco iris también es comúnmente visto cerca cascadas o fuentes. Flecos arco iris a veces se pueden ver en los bordes de las nubes a contraluz y bandas como verticales en lejano lluvia o virga. El efecto también puede ser creado artificialmente mediante la dispersión de gotas de agua en el aire durante un día soleado. En raras ocasiones, un moonbow, arco iris lunar o noche -tiempo arco iris, se puede ver en las noches de luna fuertemente. Como humano la percepción visual de los colores sea deficiente en condiciones de poca luz, moonbows a menudo se percibe como blanco.
Es difícil de fotografiar el arco completo de un arco iris, ya que esto requeriría un ángulo de visión de 84 °. Para La cámara 35 mm, una lente con una distancia focal de 19 mm o menos Se requerirían lente gran angular. Desde una avión, uno tiene la oportunidad de ver todo el círculo del arco iris, con la sombra del avión en el centro. Este fenómeno se puede confundir con la gloria, sino una gloria es generalmente mucho más pequeña, que cubren sólo 5 ° -20 °.
Explicación científica
La aparición del arco iris es causado por dispersión de la luz solar, ya que pasa a través de las gotas de lluvia. La luz es primero refractada cuando entra en la superficie de la gota de agua, reflejada por la parte posterior de la gota, y de nuevo se refracta cuando sale de la gota. El efecto global es que la luz entrante se refleja de nuevo a través de una amplia gama de ángulos , con la luz más intensa en un ángulo de 40 ° -42 °. El ángulo es independiente del tamaño de la gota, pero no depende de su índice de refracción. El agua de mar tiene un índice de refracción más alto que el agua de lluvia, por lo que el radio de un "arco iris en aerosol de mar es menor que un cierto arco iris. Esto es visible a simple vista por una desalineación de estos arcos.
El importe por el que se refracta la luz depende de su longitud de onda, y por lo tanto su color. La luz azul (longitud de onda más corta) se refracta en un ángulo mayor que la luz roja, pero debido a que el área de la parte posterior de la gota tiene una punto focal dentro de la gota, la espectro cruza en sí, y por lo tanto la luz roja aparece más alto en el cielo, y forma el color exterior del arco iris. Contrariamente a la creencia popular, la luz en la parte posterior de la gota de lluvia no sufre reflexión interna total y un poco de luz emerge de la parte posterior. Sin embargo, la luz que sale de la parte posterior de la gota de lluvia no crea un arco iris entre el observador y el sol porque espectros emitidos desde la parte posterior de la gota de lluvia no tienen un máximo de intensidad, como los demás arco iris visibles hacen, y por lo tanto la mezcla de colores juntos en lugar de formar un arco iris.
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Un arco iris no existe realmente en un lugar determinado en el cielo. Es un ilusión óptica cuya aparente posición depende de la ubicación del observador y la posición del sol. Todas las gotas de lluvia refractan y reflejan la luz del sol de la misma manera, pero sólo la luz de algunas gotas de lluvia alcanza el ojo del observador. Esta luz es lo que constituye el arco iris para ese observador. La posición de un arco iris en el cielo está siempre en la dirección opuesta del sol con respecto al observador, y el interior es siempre ligeramente más brillante que el exterior. El arco se centra en la sombra de la cabeza del observador, o más exactamente en el punto antisolar (que está por debajo del horizonte durante el día), que aparece en un ángulo de 40 ° -42 ° a la línea entre la cabeza del observador y su sombra. Como resultado, si el Sol es superior a 42 °, entonces el arco iris está por debajo del horizonte y no se puede ver ya que no son generalmente suficientes gotas de lluvia entre el horizonte (es decir: altura de los ojos) y el suelo, para contribuir. Las excepciones se producen cuando el observador se encuentra por encima del suelo, por ejemplo, en un avión (ver más arriba), en la cima de una montaña, o por encima de una cascada.
Variaciones
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En ocasiones, una segunda, más tenue, y más grueso arco iris secundario se ve fuera del arco primario. Arco iris secundarios son causados por una doble reflexión de la luz solar dentro de las gotas de lluvia, y aparecen en un ángulo de 50 ° -53 °. Como resultado de la segunda reflexión, los colores de un arco iris secundario están invertida en comparación con el arco primario, con el azul por fuera y rojo por dentro. La zona oscura del cielo sin luz que se extiende entre los arcos primario y secundario se llama Banda de Alejandro, después de Alejandro de Afrodisia que describió por primera vez.
Un tercero, o terciario, arco iris puede ser visto en raras ocasiones, y algunos observadores han informado de ver el arco iris cuádruples en el que un arco más exterior tenue tenía una apariencia ondulante y palpitante. Estos arcos iris aparecerían en el mismo lado del cielo como el Sol, lo que hace que sean difíciles de detectar. Un tipo de arco iris terciario lleva consigo la aparición de un arco iris secundario de inmediato fuera del arco primario. El arco exterior estrechamente espaciadas se ha observado para formar dinámicamente al mismo tiempo que el más exterior del arco iris (terciario) desaparece. Durante este cambio, se han observado los dos arco iris restantes fundirse en una banda de luz blanca con una banda exterior interior y rojo azul. Esta particular forma de arco iris duplicado no es como el clásico arco iris doble, debido tanto a la separación de los dos arcos y que los dos arcos comparten idéntico posicionamiento de color normal antes de la fusión. Con ambos arcos, el color interior es azul y el color exterior es de color rojo.
Arco iris de orden superior fueron descritos por Felix Billet (1808-1882) que representa las posiciones angulares de hasta los 19 º -Orden arco iris. Un patrón que él llamó "rose" . En el laboratorio, es posible observar el arco iris de orden superior mediante el uso extremadamente brillante y bien luz colimada producida por los láseres . Un arco iris de sexto orden fue observado por primera vez por K. Sassan en 1979 utilizando un He-Ne de rayo láser y una gota de agua colgante. Hasta los 200 º -orden arco iris fue reportado por Ng et al. en 1998 utilizando un método similar pero un haz láser de iones de argón.
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Arco iris supernumerarios
Un arco iris supernumerario es un fenómeno poco frecuente, que consta de varios arco iris débiles en el lado interno del arco iris primario, y muy rara vez también fuera del arco iris secundario. Arco iris supernumerarios se separan ligeramente y tienen bandas de color pastel que no encajan en el patrón habitual.
No es posible explicar su existencia utilizando geométricas clásicas óptica . Los alternando arco iris débiles son causadas por interferencia entre los rayos de luz siguientes caminos ligeramente diferentes con un poco diferentes longitudes dentro de las gotas de lluvia. Algunos rayos están en fase, se refuerzan entre sí a través de interferencia constructiva, la creación de una banda brillante; otros están fuera de fase hasta en la mitad de una longitud de onda, se anulen entre sí a través interferencia destructiva, y la creación de un vacío. Dados los diferentes ángulos de refracción de los rayos de diferentes colores, los patrones de interferencia son ligeramente diferentes para los rayos de diferentes colores, por lo que cada banda brillante se diferencian en el color, creando un arco iris en miniatura. Arco iris supernumerarios son más claras cuando las gotas de lluvia son pequeñas y de tamaño similar. La existencia misma de los arco iris supernumerarios fue históricamente una primera indicación de la ola naturaleza de la luz, y la primera explicación fue proporcionada por Thomas Young en 1804 .
Arco iris de reflexión, de arco iris reflejado, arco iris de fuego
Otras variantes del arco iris se producen cuando la luz solar se refleja en un cuerpo de agua. Cuando la luz del sol se refleja en el agua antes de llegar a las gotas de lluvia, se produce un arco iris de reflexión. Un arco iris Tal comparte los mismos criterios de valoración como un arco iris normal, pero abarca una mucho mayor arco cuando todo es visible. Tanto el arco iris de reflexión de primaria y secundaria se pueden observar.
Un arco iris reflejado se produce cuando la luz que primero ha sido reflejada por un cuerpo más grande de agua y luego refleja las gotas de agua en el interior antes de llegar al observador. [Ver http://www.eo.ucar.edu/rainbows/rnbw8.gif]
Otra variante de arco iris se produce cuando la luz solar es reflejada por las nubes. El arco iris de fuego o arco circumhorizontal a veces se puede ver en las nubes cirros con cristales de hielo (normalmente al menos un 6 km sobre el nivel del mar) y con el sol al menos 58 ° sobre el horizonte.
Historia de la ciencia
En la dinastía Song de China (960-1279), un polifacético erudito funcionario nombrado Shen Kuo (1031-1095) planteó la hipótesis-como una cierta Sun Sikong (1015-1076) hizo antes de él, que el arco iris se formaron por un fenómeno de la luz solar encontrarse con gotas de lluvia en el aire. Paul Dong escribe que la explicación de Shen del arco iris como un fenómeno de la refracción atmosférica "es básicamente de acuerdo con los principios científicos modernos."
La Persa astrónomo, Qutb al-Din al-Shirazi (1236-1311) dio una explicación bastante exacta para el fenómeno del arco iris. Esto fue elaborado por su alumno, Kamal al-Din al-Farsi (1260-1320), quien dio una explicación más matemáticamente satisfactoria del arco iris.
En Europa , el trabajo de Robert Grosseteste en la luz fue continuada por Roger Bacon, quien escribió en su Opus Majus de 1268 sobre los experimentos con la luz brilla a través de los cristales y las gotas de agua que muestran los colores del arco iris. Teodorico de Freiberg también es conocido por haber dado una explicación teórica precisa tanto de los arco iris de primaria y secundaria en 1307. Explicó el arco iris primario, señalando que "cuando la luz del sol cae en gotas individuales de humedad, los rayos pasan por dos refracciones (al ingreso y salida) y una reflexión (en la parte posterior de la gota) antes de la transmisión en el ojo del observador ". Explicó el arco iris secundario a través de un análisis similar que involucra a dos refracciones y dos reflexiones.
Descartes 1637 tratado, Discurso del método, avanzó aún más esta explicación. Sabiendo que el tamaño de las gotas de lluvia no parecía afectar el arco iris observado, experimentó con el paso de los rayos de luz a través de una esfera de cristal grande llena de agua. Mediante la medición de los ángulos que los rayos surgieron, concluyó que el arco primario fue causada por una sola reflexión interna dentro de la gota de agua y que un arco secundario podría ser causado por dos reflexiones internas. Apoyó esta conclusión con una derivación de la ley de refracción (posteriormente, pero independientemente de, Snell) y correctamente calculan los ángulos para ambos arcos. Su explicación de los colores, sin embargo, se basa en una versión mecánica de la teoría tradicional que los colores fueron producidos por una modificación de la luz blanca.
Isaac Newton fue el primero en demostrar que la luz blanca estaba compuesta por la luz de todos los colores del arco iris, que un vaso prisma podría separarse en el espectro completo de colores, rechazando la teoría de que los colores fueron producidos por una modificación de la luz blanca. También demostró que la luz roja se refracta menos de luz azul, que llevó a la primera explicación científica de las características principales del arco iris. Teoría corpuscular de Newton de la luz era incapaz de explicar el arco iris supernumerarios, y una explicación satisfactoria no fue encontrado hasta Thomas Young dio cuenta de que la luz se comporta como una onda bajo ciertas condiciones, y puede interferir con sí mismo.
Trabajo de Young fue refinada en la década de 1820 por George Biddell Airy, que explica la dependencia de la fuerza de los colores del arco iris en el tamaño de las gotitas de agua. Descripciones físicas modernos del arco iris se basan en La dispersión de Mie, el trabajo publicado por Gustav Mie en 1908. Los avances en los métodos de cálculo y la teoría óptica continúan conducir a una mejor comprensión de los arco iris. Por ejemplo, Nussenzveig ofrece una visión moderna.
Cultura
La religión y la mitología
El arco iris tiene un lugar en la leyenda debido a su belleza y la dificultad histórica para explicar el fenómeno.
En la mitología griega , el arco iris se considera ser un camino hecho por un mensajero ( Iris) entre la Tierra y el Cielo. En La mitología china, el arco iris era una hendidura en el cielo sellado por la diosa Nüwa utilizando piedras de cinco colores diferentes. En la mitología hindú , el arco iris se llama Indradhanush, es decir, el arco de Indra, el Dios de rayo y trueno. En la mitología nórdica , un arco iris llamó el Puente Bifröst conecta los reinos de Asgard y Midgard, casas de los dioses y humanos, respectivamente. Los irlandeses escondite secreto del leprechaun para su mina de oro por lo general se dice que es al final del arco iris. Este lugar es imposible de alcanzar, porque el arco iris es un efecto óptico que depende de la ubicación del espectador. Al caminar hacia el final de un arco iris, se moverá más lejos.
Después Diluvio de Noé, la Biblia relata que el arco iris ganó significado que la señal de la promesa de Dios de que la vida terrestre nunca más sería destruida por el diluvio (Génesis 9,13-15):
Yo he puesto mi arco en las nubes, el cual será una señal del pacto entre mí y la tierra. Cuando haga venir nubes sobre la tierra y el arco se ve en las nubes, recordaré mi pacto que hay entre mí y vosotros y todo ser viviente de toda carne; y las aguas serán nunca más diluvio para destruir toda carne.
Otra antigua representación del arco iris se da en la Epopeya de Gilgamesh : el arco iris es el "collar de piedras preciosas de la Gran Madre Ishtar "que ella levanta hacia el cielo como una promesa que ella" nunca olvidará estos días de la gran inundación "que destruyó sus hijos. ( La Epopeya de Gilgamesh , Tablet Once)
Entonces Ishtar llegó. Ella levantó la collar de grandes joyas que su padre, Anu, había creado para complacer a ella y le dijo, "dioses celestiales, tan cierto como este collar de piedras preciosas se cierne sobre mi cuello, yo nunca voy a olvidar estos días de la gran inundación. Que todos de los dioses excepto Enlil vino a la ofrenda. Enlil no puede venir, porque sin razón que él trajo el diluvio que destruyó a mi pueblo ".
Arte
El arco iris se produce con frecuencia en las pinturas. Con frecuencia estos tienen un significado simbólico o programática (por ejemplo, Albrecht Dürer de Melancolía I). En particular, el arco iris aparece regularmente en el arte religioso (por ejemplo, Thanksoffering de Joseph Anton Koch Noé). Pintores románticos del paisaje tales como Turner y Constable estaban más preocupados con la grabación de efectos fugaces de luz (por ejemplo, Constable Catedral de Salisbury vista desde la pradera). Otros ejemplos notables aparecen en el trabajo de Hans Memling, Caspar David Friedrich, y Peter Paul Rubens .
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Literatura
El arco iris inspira metáfora y el símil. Virginia Woolf en Al faro destaca la fugacidad de la vida y la mortalidad del hombre a través del pensamiento de la señora Ramsey,
- "Todo fue tan efímera como un arco iris"
De Wordsworth 1802 poema " Mi corazón salta Cuando contemplo comienza The Rainbow ":
- Mi corazón salta cuando contemplo
- Un arco iris en el cielo:
- Entonces fue cuando comenzó mi vida;
- Así es que ahora soy un hombre;
- Que así sea cuando yo envejecer,
- O me dejes morir! ...
El newtoniana deconstrucción del arco iris se dice que ha provocado John Keats lamentarse en su 1820 poema " Lamia ":
- No vuelan todos los encantos
- En el simple toque de la filosofía frío?
- Hubo un arco iris horrible una vez en el cielo:
- Sabemos de su trama, su textura; se le da
- En el catálogo aburrida de las cosas comunes.
- Filosofía cortará las alas de un ángel,
- Conquistar todos los misterios de la regla y la línea,
- Vacíe el aire encantado, y gnomed mía -
- Destejer un arco iris
En contraste con esto es Richard Dawkins; hablando de su libro Destejiendo el arco iris:
- "Mi título es de Keats, quien creía que Newton había destruido toda la poesía del arco iris al reducirlo a los colores prismáticos. Keats no podía estar más equivocado, y mi objetivo es guiar a todos los que son tentados por una visión similar, va en sentido contrario. La ciencia es, o debería ser, la inspiración para la gran poesía. "
Banderas
Históricamente, una bandera del arco iris se utilizó en el alemán Guerra de los campesinos en el siglo 16 como una señal de una nueva era, de esperanza y de cambio social. Banderas de arco iris también se han utilizado como un símbolo de la Cooperativa de movimiento; como un símbolo de paz, especialmente en Italia ; para representar a la Tawantin Suyu , o Inca territorio, en Perú y Ecuador ; por algunos Comunidades drusas en el Oriente Medio ; y por el Oblast autónomo judío. El arco iris aparece en la Bandera del orgullo gay, diseñado por Gilbert Baker Celebración Gay Libertad 1978 de San Francisco y en la actualidad se utiliza a menudo para representar a las empresas LGBT-friendly o distritos.
El lugar de añil
Todos Mnemotécnicos Roy G. Biv siguen la tradición de incluir el color añil entre azul y violeta. Newton originalmente (1672) nombró sólo cinco colores primarios: rojo, amarillo, verde, azul y violeta. Sólo más tarde se introduce naranja e índigo, dando siete colores por analogía con el número de notas de una escala musical. Algunas fuentes ahora omiten añil, porque es un color terciario y en parte debido a la escasa capacidad de los humanos para distinguir los colores en la porción azul del espectro visual.
También hay alguna evidencia de que el uso de Newton del mapa términos azul y añil a los matices modernos cian y azul respectivamente.
Dado que el arco iris se componen de un espectro casi continuo, diferentes personas, especialmente a través de diferentes culturas, identifican diferentes números de colores en el arco iris.
